Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben een baanbrekende vooruitgang geboekt in bioprinttechnologie, die de manier waarop we gevasculariseerde weefsels creëren ingrijpend kan veranderen. Hun innovatieve bioinkt, onlangs gepubliceerd in Advanced Healthcare Materials, maakt het mogelijk om de groei en organisatie van kleine bloedvaatjes in 3D-geprinte weefsels nauwkeurig te sturen. Deze bloedvaatjes bootsen de complexe netwerken na die we in het menselijk lichaam vinden.
3D-geprinte organen hebben de potentie om de geneeskunde te revolutioneren. Ze kunnen oplossingen bieden voor orgaanfalen, weefselschade en zelfs bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe therapieën. Een belangrijke uitdaging is echter het garanderen dat deze geprinte weefsels voldoende voedingsstoffen en zuurstof krijgen; dat is essentieel voor hun overleving en functie. Zonder bloedvaten kunnen deze weefsels voedingsstoffen niet efficiënt opnemen of afvalstoffen afvoeren, wat hun bruikbaarheid beperkt. Het kunnen printen van bloedvaten is daarom een belangrijke stap vooruit.
Tot nu toe konden weefselingenieurs bloedvaten wel positioneren tijdens het printproces, maar deze vaten veranderden vaak onvoorspelbaar wanneer ze in het laboratorium werden gekweekt of in het lichaam werden geplaatst. Dit vermindert de functionaliteit van de gecreëerde weefsels. De programmeerbare bioinkt van de onderzoekers van de Universiteit Twente biedt hier een oplossing. Deze technologie maakt het mogelijk om de groei en herstructurering van bloedvaten dynamisch te sturen, wat nieuwe mogelijkheden opent voor het creëren van weefsels met langdurige functionaliteit en aanpassingsvermogen.
Bloedvaten op aanvraag
De innovatieve bioinkt is voorzien van kleine stukjes DNA, zogenaamde aptameren. Deze aptameren kunnen zo worden geprogrammeerd dat ze biochemische signalen naar behoefte binden en loslaten. Dit proces bootst het natuurlijke mechanisme van het menselijk lichaam na, waarin de micro-omgeving van weefsels fungeert als een reservoir voor groeisignalen, die alleen worden vrijgegeven wanneer nodig. Hiermee kan de bioinkt bloedvatvorming sturen en aanpassen aan de behoeften van het weefsel.
“Ons lab heeft eerder aptameertechnologie ontwikkeld om eiwitten af te geven die de groei van nieuwe bloedvaten stimuleren,” leggen onderzoekers Jeroen Rouwkema en Deepti Rana van het Vascularization Lab aan de Universiteit Twente uit. “Wat deze technologie uniek maakt, is dat het niet alleen in drie dimensies werkt, maar ook over tijd. Wij noemen dit 4D-sturing.”
De onderzoekers hebben deze technologie nu gecombineerd met extrusion-based 3D-bioprinting. Het resultaat is een programmeerbare bioinkt die de natuurlijke manier van het lichaam nabootst om biochemische signalen aan te bieden. “Hierdoor kunnen we de groei van bloedvaten in een gecontroleerde laboratoriumomgeving sturen,” aldus Rouwkema en Rana. “Dit brengt ons dichter bij het creëren van weefsels die functioneren als echte organen.”
Meer informatie
Dr. Ir. Jeroen Rouwkema en Deepti Rana zijn onderzoekers in de Biomechanical Engineering-groep (BE, faculteit ET) en het Vascularization Lab. Onlangs publiceerden zij een artikel getiteld 'Bioprinting of Aptamer-Based Programmable Bioinks to Modulate Multiscale Microvascular Morphogenesis in 4D' in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Healthcare Materials. Hun werk toont de samenwerking tussen experts op het gebied van bioengineering, weefseltechnologie en biomaterialen.
Het Vascularization Lab (TechMed Centrum), onder leiding van Jeroen Rouwkema, richt zich op het afstemmen van de lokale mechanische en chemische micro-omgeving om de ontwikkeling en organisatie van gevasculariseerde weefsels te sturen. Voor meer informatie: https://www.vascularizationlab.com/.
